Investigación

La vida en nuestro planeta depende del metabolismo fototrófico, y la biosfera que hoy conocemos es estrictamente dependiente de la fotosíntesis oxigénica, la cual genera el oxígeno que respiramos y elimina CO2 de la atmósfera.

El IBVF tiene como objetivos científicos el estudio de diversos aspectos de la biología fototrófica mediante la investigación en organismos fotosintéticos que son sistemas modelo, como cianobacterias, algas y plantas. En el Plan Estratégico 2010-2013 del IBVF, la investigación que se lleva a cabo está estructurada en dos grandes líneas de investigación: Expresión génica y regulación celular y Biología Redox, Metabolismo y Señalización.

Los grupos que pertenecen a la línea de investigación Expresión génica y regulación celular abordan el estudio de los procesos centrales en la biología de microorganismos fotosintéticos, principalmente las cianobacterias, utilizando también aproximaciones biotecnológicas para la obtención de productos con elevado interés económico. Algunos procesos también se estudian en algas eucariotas y cloroplastos. El trabajo actual se refiere principalmente a la adaptación a las señales ambientales (cambios en la disponibilidad de los macronutrientes, C y N, la presencia de contaminantes, etc.), con énfasis en procesos de regulación de la expresión génica y diferenciación celular, el metabolismo central, la maquinaria de traducción, analizando algunas de las características específicas de las tRNA sintetasas, y procesos de transducción de energía mediados por pirofosfatasas.

En cuanto a los estudios de orientación biotecnológica, las cianobacterias y algas están siendo consideradas para la producción de pigmentos carotenoides, ácidos grasos saturados, polisacáridos y biocombustibles. Estos grupos implementan los procedimientos clásicos de análisis bioquímicos y genéticos con métodos masivos y hacen uso rutinario de las casi 40 secuencias de genomas de cianobacterias ya disponibles.

Los grupos que pertenecen a la línea de investigación Biología Redox, Metabolismo y Señalización se ocupan de estudios de la relación estructura-función en proteínas redox, como las metalo-proteínas y flavoproteínas. Así, se estudia el papel del citocromo c respiratorio en la muerte celular programada en diferentes tipos de organismos, y la función de otras proteínas implicadas en el transporte de electrones, como la plastocianina y el citocromo c6, donadores de electrones al fotosistema I, o los citocromos b559 y c550 asociados al fotosistema II, y posiblemente implicados en los mecanismos de protección de dicho fotosistema durante la fotosíntesis, en este caso utilizando cianobacterias como sistema modelo.

En el contexto de la fotosíntesis, varios grupos están utilizando las plantas para estudiar la función de enzimas redox en el mecanismo de adaptación de las plantas al medio ambiente en procesos que causan estrés oxidativo y desentrañar las redes metabólicas que interactúan con los niveles de cisteína subcelulares y su efecto en la respuesta de las plantas mediante enfoque de biología de sistemas. En respuesta al estrés biótico, un grupo está caracterizando la participación de sistemas regulados por  Ca2+, que participan en la señalización por enfermedad y en la susceptibilidad.

Otros grupos se centran en el metabolismo del almidón en las plantas, ya sea en el estudio de los diferentes elementos que intervienen en su síntesis o en el análisis del papel del almidón y la sacarosa en los procesos de desarrollo como gravitropismo, plagiotropismo o comprender a nivel molecular las señales reguladoras que promueven la transición floral. La planta Arabidopsis thaliana se utiliza también como un sistema modelo para estudiar la implicación de la cromatina telomérica y subtelomérica en la biología de los telómeros. Una ruta de señalización específica dependiente de la quinasa TOR está siendo investigada para comprender el control del crecimiento celular en organismos fotosintéticos, utilizando el alga verde unicelular Chlamydomonas como sistema modelo.